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Auteur(s)
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Patrice HAMELIN : Docteur ès sciences - Professeur des universités - Directeur du Laboratoire Mécanique Matériaux et Structures (L2MS) – Université Lyon-I
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L’étude du comportement pathologique des ouvrages en béton armé, en béton précontraint, à charpente métallique, en bois, met en évidence des endommagements de matériaux et de structure dus à des erreurs de conception, à des modifications de conditions d’exploitation, au vieillissement des matériaux. Une enquête du Setra (Service d’études techniques des routes et autoroutes) de 1995 [1] montre (figure 1) que 16 % des ouvrages présentent des désordres qui nécessitent des travaux de réparation, 37 % exigent un entretien spécialisé urgent. Il faut rappeler que la durée de vie d’un ouvrage est de l’ordre de 100 ans. D’après L. Le Métayer, dans le cadre d’une enquête entreprise par le Bureau Veritas, 35 % des sinistres interviennent entre 4 et 10 ans après la mise en service des ouvrages.
Le coût de la surveillance et de la réhabilitation représente plus de 45 milliards d’euros (300 milliards de francs) par an [2]. Suivant les différentes causes de désordres, les opérations de maintenance des ouvrages consistent à :
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les protéger en limitant la corrosion et en assurant de meilleures conditions d’étanchéité ;
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les réparer en cherchant à compenser les pertes de rigidité ou de résistance ;
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les renforcer en améliorant les performances et la durabilité de l’ouvrage.
Les matériaux composites, grâce à leurs caractéristiques mécaniques élevées et leurs faibles poids propres, leurs très bonnes performances vis-à-vis de la corrosion, leurs aptitudes au formage et au moulage, sont des matériaux particulièrement intéressants pour remplir les fonctions de confortement des ouvrages du génie civil.
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Différentes techniques de réparation par matériaux composites
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1. Principales causes de désordres affectant les ouvrages d’art
1.1 Dégradation des matériaux
Les propriétés physiques et, plus particulièrement, le comportement mécanique du béton [15] et des aciers sont susceptibles de se dégrader en fonction des conditions d’environnement définies par la localisation géographique de l’ouvrage.
Les principales causes de vieillissement sont liées aux phénomènes suivants :
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érosion, abrasion, chocs ;
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action des cycles de gel-dégel ;
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altération physico-chimique du béton ;
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retrait du béton ;
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corrosion des armatures métalliques.
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Érosion, abrasion et choc
Les ouvrages sujets à l’érosion se situent essentiellement en milieu fluvial et maritime. Ils sont soumis au charriage d’éléments solides induits par les courants, à l’action des vagues à chaque marée. La dégradation du béton par frottement se traduit par la création de défauts géométriques de surface, l’apparition d’épaufrure et par des éclatements superficiels qui entraînent la mise à nu des armatures et l’accélération des risques de corrosion.
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Altération physico-chimique du béton
L’eau et l’hygrométrie des conditions ambiantes sont à l’origine de différents mécanismes de dégradation du béton. L’eau, lors de sa percolation au sein du béton, dissout des constituants tels que la chaux et augmente la porosité du béton. Si, de plus, l’atmosphère est chargée d’anhydride sulfureux, le béton voit sa résistance mécanique diminuer et son niveau d’alcalinité chuter. Cette perte d’alcalinité peut aussi être induite par la carbonatation [18] du béton. La variation de la nature basique du milieu est une des causes de l’accélération de la corrosion des aciers.
Une autre cause de vieillissement du béton correspond aux mécanismes d’alcali-réaction [16] [17] entre les granulats et le ciment. La formation de gels expansifs qui en résulte se traduit par un gonflement du béton et par le développement de fissures.
L’action de sulfates et de chlorures, présents particulièrement dans les sels de déverglaçage, se traduit par la formation d’éttringite [17] [21] au contact de la chaux et des...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Enquête du SETRA - Ouvrages d'art réhabilitation : un diagnostique plus sévère que prévu. - Le Moniteur, p. 26, 13 janv. 1995.
-
(2) - Ministère de l'Équipement, des Transports et du Logement - Recherche innovation en génie civil. - Colloque Maison de la chimie, Paris (1998).
-
(3) - ISIS Canada - * - Manuels et guides de conception pour renforcer des structures en béton armé à l'aide de PRF appliqués de façon externe (2001).
-
(4) - FOURNIER (B.), BÉRUBÉ (M.-A.) - Alkali-aggregate reaction in concrete : a review of basic concepts and engineering implications. - Canadian Journal of Civil Engineering, vol. 27, no 2, p. 167-191, avr. 2000.
-
(5) - POINEAU (D.) - La précontrainte dans les travaux de réparation et de renforcement des ponts. - Annales ITBTP, no 501, p. 43-84, fév. 1992.
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...
ANNEXES
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1 À lire également dans nos bases
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2 Normes et standards
- 2.1 Principales normes concernant les fibres et matrices polymères ainsi que les composites 2.1.1 Fibres
- 2.2 Composites 2.2.1 Composites à renfort verre
2.1.2 Tissus
2.1.3 Matrices polymères et adhésifs
2.2.2 Préimprégnés
2.2.3 Composites à renfort carbone
2.2.4 Propriétés mécaniques des composites stratifiés
2.2.5 Propriétés mécaniques des plats pultrudés
- 3 Annuaire
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4 Événements
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